CN101070620A - 蘸取式硅片制作方法 - Google Patents

Abstract

蘸取式硅片制作方法，在高纯氩气环境中，将一面涂有脱膜剂的平板的相对面固定在固定器上，使平板的脱膜剂面平行蘸取液态硅，升起平板并快速冷却处理，在平板脱膜剂层外形成一层硅层；硅层与脱膜剂层脱离形成硅片。蘸取液态硅并经冷却形成硅层后，在退火炉中氩气保护下进行退火处理。平板的材料为二氧化锆或者二氧化铪，液态硅温度控制在1425－1480℃；蘸取液态硅前将涂有脱膜剂的平板预热使其温度达到800－1000℃；蘸取时平板进入液态硅面的深度为0.3－0.7mm，蘸取时间为0.3－0.5s，形成硅片的厚度为100－400μm。蘸取液态硅后把平板移至流动式氩气冷却系统进行处理，在平板上形成一层硅层。本发明工艺耗时短、无浪费硅材料、工艺环节少、生产效率高。

Description

蘸取式硅片制作方法

技术领域

本发明属于硅片加工技术领域，特别涉及一种蘸取式硅片制作方法。

背景技术

目前世界上主流的硅片切片技术是采用日本和瑞士产的纱线切割机，其核心是用一根直径为0.10-0.18mm的细钢丝等间距地绕在四根主动轴上(现在最多可达4000圈，即一次可切4000片硅片)，然后将硅锭缓慢靠近钢丝，依靠钢丝与硅锭间的磨擦来“磨”断硅锭，实现切片。根据Sharp公司的技术人员介绍，他们已经能够切120μm厚的硅薄片了。但是此传统工艺存在以下诸多问题：锯口几乎与硅片同厚，也就是说，材料将浪费一半，比如1kg的硅料只能切出500g的硅片，剩下的500g则变成了几乎不可回收的硅粉加磨料的混合物，而且一旦钢丝断线，正在切割中的硅锭就变成了如梳头的篦子状废品，有一定的风险，资源利用率较低。

发明内容

本发明目的在于提供一种工艺耗时短、无浪费硅材料、工艺环节少、生产效率高的蘸取式硅片制作方法。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：蘸取式硅片制作方法，在高纯氩气环境中，将一面涂有脱膜剂的平板的相对面固定在固定器上，使平板的脱膜剂面平行蘸取液态硅，升起平板并快速冷却处理，在平板脱膜剂层外形成一层硅层；硅层与脱膜剂层脱离形成硅片。

蘸取液态硅并经冷却形成硅层后，在退火炉中氩气保护下进行退火处理。

平板的材料为二氧化锆或者二氧化铪，液态硅温度控制在1425-1480℃；蘸取液态硅前将涂有脱膜剂的平板预热使其温度达到800-1000℃；蘸取时平板进入液态硅面的深度为0.3-0.7mm，蘸取时间为0.3-0.5s，形成硅片的厚度为100-400μm。

蘸取液态硅后把平板移至流动式氩气冷却系统进行吹风冷却6-11分钟，在平板上形成一层硅层。

蘸取液态硅并经冷却形成硅层后，在退火炉中氩气保护下于1200-1350℃进行退火处理。

在本发明中，工作之前首先要对封闭系统用高纯氩气进行清洗，并且工作过程中液态硅处在封闭的高纯氩气氛中，使平板蘸取液态硅的过程中不被外部环境污染；根据工艺要求，高纯氩气保持一定的流速。平板用机械固定器来固定，即把平板的一面固定在机械固定器上，另一面涂有脱膜剂。蘸取液态硅的速度和方式是通过设置机械的自动控制来完成的。涂有脱膜剂的平板在蘸取液态硅之前，首先需要对其进行预热，使平板的温度达到800-1000℃。在蘸取液态硅时，平板采取平行的蘸取方式，所形成的硅层厚度由液态硅的温度、蘸取方式、平板温度以及环境压强等来控制，此方法液态硅温度控制在1425-1480℃，蘸取时平板进入液态硅面的深度为0.3-0.7mm，蘸取时间为0.3-0.5s，根据这些工艺参数的不同，可以在平板上形成不同厚度的硅片，其厚度范围为100-400μm。

由于在整个过程中工艺时间短，通过设置机器自动控制部件来控制蘸取液态硅的速度和蘸取的深度，从而可以大幅度提高了生产率；由液态硅温度、蘸取速度和预热平板的温度等参数来控制形成硅片的厚度，根据不同的需要，生成不同厚度的硅片；工艺过程中蘸取的是液态硅，蘸取液态硅后进行凝固，硅材料直接凝固平板上，没有造成浪费硅材料的现象，最大程度的利用了硅材料；在蘸取液态硅时，液态硅在高浓度氩气气氛中，也保证了液态硅不被污染，同时对外界环境形成屏蔽作用，因此控制了有害物质的释放，减少其对环境的污染。

附图说明

图1为平板固定在机械固定器上蘸取液态硅的示意图；

图2所示为在平板上形成硅片的示意图。

其中，1-机械固定器，2-二氧化锆或者二氧化铪平板，3、6-保温层，4-液态硅，5-可控温坩锅，7-充氩气孔，8-出气孔，9-脱膜剂，10-形成硅片。

具体实施方式

蘸取式硅片制作方法，其具体步骤、结构、特征、及其功能，详细说明如下：

首先整个系统已经过高纯氩气的反复清洗，并保持在高纯氩气中，然后向清洗后的可控温坩锅5中加入高纯度硅料，并加热熔化成液态硅，使其温度控制在1425-1480℃，同时平板上涂上所需要的脱膜剂，以使蘸取液态硅后形成的硅片容易取下，本实例选用125×125mm的平板，平板的材料为二氧化锆或者二氧化铪。

接着，如图1所示，将涂有脱膜剂的平板2的脱膜剂相对面固定在机械固定器上并预热使其温度达到800℃，通过充氩气接头7对液态硅所在环境充高纯氩气，自动传动装置将带有平板的机械固定器移动至液态硅液面4上，通过液面探测器探测液态硅面的高度，得到的数据输送到控制仪器，仪器控制机械固定器，决定平板进入液态硅的深度；采取平行蘸取方式，使平板涂有脱膜剂的一面以一定的速度进入液面均匀蘸取一层液态硅。本实施方案中蘸取液态硅平板进入液态硅面的深度为0.7mm，蘸取时间为0.5s(蘸取时间是指平板上脱膜剂和液态硅的接触时间)。

接着，移动机械固定器至流动式氩气冷却系统进行控温吹风冷却11分钟，经冷却后将在平板上形成一层硅10，如图2所示。其具体厚度可由工艺参数确定，本实施例中液态硅的温度1480℃，得到的厚度为400μm的硅片；然后进行脱膜，取下硅片。

最后，为避免形成硅片的内部具有内缺陷等，提高硅片的质量，需在退火炉中氩气保护下于1300℃进行退火处理。

按照上述步骤，把涂有脱膜剂的平板预热，使其温度达到930℃，液态硅的温度1450℃。进行控制平板的机械固定器，使平板涂有脱膜剂的一面以一定的速度进入液面均匀蘸取一层液态硅，进入液态硅面的深度为0.52mm，蘸取时间为0.4s。然后移动机械固定器至流动式氩气冷却系统进行吹风冷却7分钟，经冷却后将在平板上形成一层多晶硅，得到的厚度为266μm的硅片。

按照上述步骤，提高涂有脱膜剂的平板预热温度，使其温度达到950℃，液态硅的温度仍为1450℃。进行控制平板的机械固定器，使平板涂有脱膜剂的一面以上述同样的速度进入液面，均匀蘸取一层液态硅，进入液态硅面的深度为0.5mm，蘸取时间为0.4s。然后移动机械固定器至流动式氩气冷却系统进行吹风冷却，如上述冷却时间为7分钟，经冷却后将在平板上形成一层多晶硅，得到的厚度为242μm的硅片。

按照上述步骤，把涂有脱膜剂的平板进行预热，使其温度达预设最高1000℃，液态硅的温度达到最低1425℃。进行控制平板的机械固定器，使平板涂有脱膜剂的一面以一定的速度进入液面均匀蘸取一层液态硅，进入液态硅面的深度为0.3mm，蘸取时间为0.3s。然后移动机械固定器至流动式氩气冷却系统进行吹风冷却，冷却时间如上述6分钟，经冷却后将在平板上形成一层多晶硅，得到的厚度为102μm的硅片。

试验表明，本发明和传统工艺相比，不但节约能源，工艺稳定，而且使产品的重复性、一致性好，成品率高，对大规模生产有重要意义。

Claims (5)

1、蘸取式硅片制作方法，其特征在于，在高纯氩气环境中，将一面涂有脱膜剂的平板的相对面固定在固定器上，使平板的脱膜剂面平行蘸取液态硅，升起平板并快速冷却处理，在平板脱膜剂层外形成一层硅层；硅层与脱膜剂层脱离形成硅片。

2、根据权利要求1所述的蘸取式硅片制作方法，其特征在于，蘸取液态硅并经冷却形成硅层后，在退火炉中氩气保护下进行退火处理。

3、根据权利要求1或2所述的蘸取式硅片制作方法，其特征在于，平板的材料为二氧化锆或者二氧化铪，液态硅温度控制在1425-1480℃；蘸取液态硅前将涂有脱膜剂的平板预热使其温度达到800-1000℃；蘸取时平板进入液态硅面的深度为0.3-0.7mm，蘸取时间为0.3-0.5s，形成硅片的厚度为100-400μm。

4、根据权利要求3所述的蘸取式硅片制作方法，其特征在于，蘸取液态硅后把平板移至流动式氩气冷却系统进行吹风冷却6-11分钟，在平板上形成一层硅层。

5、根据权利要求4所述的蘸取式硅片制作方法，其特征在于，蘸取液态硅并经冷却形成硅层后，在退火炉中氩气保护下于1200-1350℃进行退火处理。

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